JP2001066918A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】磁界発生手段の励磁コイルを複数に分割するに
際して、コイルが隣接する部分での磁束の干渉を回避
し、発熱効率を向上させる。 【解決手段】電磁誘導加熱により記録媒体上にトナーを
定着する定着装置において、磁性体からなる定着ローラ
１３と、該定着ローラに押圧される加圧ローラ１４と、
前記定着ローラの外周に配設される磁界発生手段１７と
を備え、前記磁界発生手段は、定着ローラの軸方向に分
割して配設された複数の励磁コイル２０ａ、２０ｂを有
し、隣接する励磁コイルはそれぞれの軸方向の辺が周方
向に間隙Ｄをあけて配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法を用い
る複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置にお
いて、特に、記録媒体上に転写されたトナー像を電磁誘
導加熱により定着する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記画像形成装置においては、感光体等
の像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像をトナ
ー像に現像した後、トナー像を記録媒体上に転写し、こ
の記録媒体上に転写されたトナー像を定着装置によりて
定着するようにしている。従来、この定着装置として電
磁誘導加熱により定着する方式が種々提案されている。
例えば、特許第２６１６４３３号公報においては、定着
ローラに加圧ローラとの接触部を除く外周に沿って円弧
状に磁界発生手段を配設する方式を提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の定着装置に
おいては、磁界発生手段の励磁コイルを複数に分割し、
記録媒体の幅寸法に応じて励磁コイルに選択的に通電す
ることにより、消費電力を低減させるようにしている。
しかしながら、励磁コイルが定着ローラの同一軸線上に
配置されているため、それぞれのコイルが隣接する部分
で磁束が干渉し、発熱効率が低下してしまうという問題
を有している。

【０００４】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であって、磁界発生手段の励磁コイルを複数に分割する
に際して、コイルが隣接する部分での磁束の干渉を回避
し、発熱効率を向上させることができる定着装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのために本発明の定着
装置は、電磁誘導加熱により記録媒体上にトナーを定着
する定着装置において、磁性体からなる定着ローラと、
該定着ローラに押圧される加圧ローラと、前記定着ロー
ラの外周に配設される磁界発生手段とを備え、前記磁界
発生手段は、定着ローラの軸方向に分割して配設された
複数の励磁コイルを有し、隣接する励磁コイルはそれぞ
れの軸方向の辺が周方向に間隙をあけて配設されている
ことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は、本発明が適用される画
像形成装置の１例を示す全体構成図である。この画像形
成装置は、４色のトナーによりフルカラー画像を形成す
ることができるカラー電子写真プリンタであるが、本発
明はこれに限定されるものではなく、電子写真法を用い
る全ての画像形成装置に適用可能である。

【０００７】感光体１は、薄肉円筒状の導電性基材とそ
の表面に形成された感光層とを有し、図示しない駆動手
段によって図示矢印方向に回転駆動される。この感光体
１の周囲には、その回転方向に沿って、感光体１を一様
に帯電するための帯電装置２、感光体１上に静電潜像を
形成するための露光装置３、静電潜像を現像するための
回転式現像装置４、感光体１上に形成された単色のトナ
ー像を転写するための中間転写ドラム５および一次転写
装置６が配設され、また中間転写ドラム５の外周には、
中間転写ドラム５に形成された４色フルカラー像を記録
媒体（紙等）上に転写するための二次転写装置７、記録
媒体上に転写されたトナー像を定着するための定着装置
９が配設されている。なお、１０は記録媒体を収納する
給紙トレイ、１１は記録媒体搬送通路である。

【０００８】回転式現像装置４は、イエロー用現像器４
Ｙ、シアン用現像器４Ｃ、マゼンタ用現像器４Ｍおよび
ブラック用現像器４Ｋが回転可能に構成されており、こ
れらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、感光体１の１
回転毎に選択的に一つの現像器の現像ローラのみが感光
体１に当接可能にされている。なお、各現像器にはそれ
ぞれのトナーが収納されたトナー容器１２（図では１つ
のタンクのみを示している）が配設されている。

【０００９】上記構成からなる画像形成装置の作用につ
いて説明する。図示しないコンピュータからの画像形成
信号が入力されると、感光体１、現像装置４の現像ロー
ラおよび中間転写ドラム５が回転駆動される。先ず、感
光体１の外周面が帯電装置２によって一様に帯電され、
一様に帯電された感光体１の外周面に、露光装置３によ
って第１色目（例えばイエロー）の画像情報に応じた選
択的な露光がなされ、イエローの静電潜像が形成され
る。

【００１０】感光体１には、イエロー用現像器４Ｙが回
動され、その現像ローラが接触し、これによってイエロ
ーの静電潜像のトナー像が感光体１上に形成される。一
次転写装置６には上記トナーの帯電極性と逆極性の一次
転写電圧が印加され、感光体１上に形成されたトナー像
が中間転写ドラム５上に転写される。このとき、二次転
写装置７は中間転写ドラム５から離間されている。感光
体１上に残留しているトナーは感光体クリーニング装置
（図示せず）によって除去された後、感光体１の外周面
は除電手段（図示せず）により除電される。

【００１１】上記の処理が画像形成信号の第２色目、第
３色目、第４色目に対応して、感光体１と中間転写ドラ
ム５の１回転による潜像形成、現像、転写が繰り返さ
れ、前記画像形成信号の内容に応じた４色のトナー像が
中間転写ドラム５上において重ね会わされて転写され
る。そして、このフルカラー画像が二次転写装置７に達
するタイミングで、記録媒体が搬送通路１１から二次転
写装置７に供給され、このとき、二次転写装置７が中間
転写ドラム５に押圧されるとともに二次転写電圧が印加
され、中間転写ドラム５上のフルカラートナー像が記録
媒体上に転写される。そして、この記録媒体上に転写さ
れたトナー像は定着装置９により加熱加圧され定着され
る。

【００１２】本発明は、上記定着装置９に関わるもので
あり、図２〜図６は、本発明の定着装置の１実施形態を
示し、図２は定着装置の断面図、図３は図２でケースを
取り外した状態を示す斜視図、図４は図２でＸ方向から
見た一部破断面を示す側面図、図５（Ａ）は磁界発生手
段の平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の側面図、図６は
励磁コイルの配置例を示す模式図である。なお、以下の
説明において、各図面間で同一の構成には同一番号を付
けて説明を省略する場合がある。

【００１３】図２において、定着装置９は、磁性体から
なる円筒状の定着ローラ１３を備え、この定着ローラ１
３に加圧ローラ１４が接触、押圧されている。加圧ロー
ラ１４は、筒状の回転軸１５とその外周にシリコンゴム
等の弾性層１６を備え、定着ローラ１３と加圧ローラ１
４が図示矢印に示す如く回転するとき、前記弾性層１６
が定着ローラ１３に押圧されることによりニップ（加圧
面）Ｎが形成されている。定着ローラ１３の外周には、
定着ローラ１３と所定のギャップを置いて磁界発生手段
１７が配設されている。

【００１４】定着ローラ１３および磁界発生手段１７
は、非磁性体からなるケース２１内に収納されている。
磁界発生手段１７の励磁コイル２０は絶縁材料からなる
コイル保持部材１９に保持されており、コイル保持部材
１９は取付部材２２によりケース２１に固定されてい
る。コイル保持部材１９は、図３〜図５にも示すよう
に、定着ローラ１３と所定のギャップを置いて且つ互い
に間隔を設けて配設される２つの支持体１９ａ、１９ｂ
からなり、支持体１９ａ、１９ｂは複数の連結片１９ｃ
により連結されている。これによりコイル保持部材１９
の中央部に通気路２４が形成されている。そして、励磁
コイル２０は、２つの支持体１９ａ、１９ｂの間で長円
状のループが形成されるように支持されている。

【００１５】ケース２１には、励磁コイル２０に対向す
る位置にフェライト等からなる磁束捕捉部材２３が配設
され、ケース２１の外部に磁束が漏洩し他の電気回路へ
の悪影響を防止している。また、ケース２１には、吸気
孔２１ａおよび排気穴２１ｂが形成されている。定着ロ
ーラ１３の外周には、ニップＮの回転方向下流側に記録
媒体を定着ローラ１３から剥がすための剥離爪２５が配
設されている。なお、２６は記録媒体搬送ガイド、２７
は記録媒体搬送ローラである。

【００１６】図３および図４に示すように、定着ローラ
１３および加圧ローラ１４は、それぞれ回転軸２９、３
０によりケース２１に回動自在に装着されている。定着
ローラ１３の回転軸２９には駆動ギヤ３１が固定され、
駆動ギヤ３１は図示しない電動モータにより回転駆動さ
れる。

【００１７】図６は、本発明に係わる上記励磁コイル２
０の配置例を示す図である。本発明においては、励磁コ
イルを第１のコイル２０ａと第２のコイル２０ｂに分割
して定着ローラ１３に対向配置させている。なお、コイ
ルを３つ以上に分割してもよい。各コイル２０ａ、２０
ｂは、矩形または長円状のループの中央に形成された中
空部Ｐと、定着ローラ１３の軸方向に平行に延びる長辺
（軸方向の辺）Ｌと、定着ローラ１３の軸方向に直交す
る短辺Ｓを有している。そして、第１のコイル２０ａ
は、定着ローラ１３の軸方向で所定幅（例えばB5サイ
ズ）にわたって配置され、第２のコイル２０ｂは、それ
ぞれの長辺Ｌが周方向に間隙Ｄをあけるとともに、それ
ぞれの短辺Ｓが重なるように配置し、これにより、コイ
ルが隣接する部分での磁束の干渉を回避し、発熱効率を
向上させるようにしている。また、各コイル２０ａ、２
０ｂの定着ローラ１３外側に位置する短辺Ｓを定着ロー
ラ１３端部より延設させることにより、定着ローラ１３
の両端部においても、磁束密度が均一になり、また、中
空部Ｐの存在により、励磁コイル中央部の通気が促進さ
れるため、定着ローラ１３を均一に加熱することができ
る。また、励磁コイルの短辺Ｓ側の冷却も促進され加熱
効率を上げることができる。

【００１８】上記磁界発生手段１７は、コイル保持部材
１９上に励磁コイル２０がループ状に保持されており、
磁界発生手段１７は、定着ローラ１３の外周面に沿って
ほぼ平行で、定着ローラ１３の軸方向に長い矩形或いは
長円の外周に沿って巻かれている。これにより、コイル
形成面と垂直に交差する磁力線は定着ローラ１３表面に
ほぼ垂直に捕捉され、定着ローラ１３表面を周回するよ
うな渦電流が生じ、発熱することになり、また、定着ロ
ーラ１３軸方向の広範囲にわたる均一な温度上昇を実現
させることができる。

【００１９】また、励磁コイル２０は、それぞれが磁気
的な損失を受けにくくするために、複数の被覆細線の撚
り線にすることにより、トータルで大電流を流せて小さ
なコイルでもより効率的な加熱を可能にするとともに、
撚り線にすることにより、線の剛性を高めコイルの作成
を容易にしている。

【００２０】また、励磁コイル２０の各周回は、同一面
内に位置するように、定着ローラ１３の半径方向に１層
に形成している。複数回巻かれているコイルのラインが
定着ローラの半径方向に重なっている場合には、ローラ
に近い側のコイルの磁力で遠い側の磁力線を打ち消して
しまうが、コイルの各周回が全てローラ表面に対峙する
ことで、そのどれもが発する磁力線をローラが受け止め
るため、発熱効率を高めることができる。また、励磁コ
イル２０の各周回は、コイル同士を隙間無く密に巻き、
これにより太い線のコイルを形成したことと等価とな
り、効率の良い発熱が可能になるとともに、磁力線の打
ち消し合う部分が無くなり、コイルと対峙するローラ面
の均一な発熱が実現できる。

【００２１】さらに、磁界発生手段１７の中央部に通気
路３２を形成できるため、励磁コイル２０が冷却され、
コイル温度上昇による発熱低下を防止することができ
る。また、コイル保持部材１９、ケース２１、搬送ガイ
ド２６等はすべて非磁性材料により構成している。磁界
発生手段１７の周囲に定着ローラ１３以外に磁性材料が
あると、その磁性材料に磁力が集中し部分的に高温にな
るが、磁界発生手段１７の隣接部材を非磁性材料で形成
することにより、異常な磁力集中を防ぎ、均一な加熱と
ともに、他部材への加熱がなく定着ローラ１３を効率良
く加熱することができる。

【００２２】上記構成からなる本発明の作用について説
明する。図示しない励磁回路により、励磁コイル２０に
交流電流を通電すると、励磁コイル２０と定着ローラ１
３との間に交流磁界が発生し、交流磁界中に置かれた磁
性体の定着ローラ１３に電磁誘導作用により渦電流が流
れ、その電流と金属自身の抵抗によりジュール熱が発生
し、定着ローラ１３それ自身が自己加熱され、その温度
が上昇される。そして、定着ローラ１３の回転が行われ
ながらその温度が上昇され、温度センサ２４の出力によ
り所定の温度にまで昇温されたことを検出すると、その
後は定着ローラ１３の表面温度を所定の温度に維持する
ように制御される。記録媒体が定着ローラ１３にまで移
動されてくると、記録媒体は定着ローラ１３と加圧ロー
ラ１４との間に導かれ、両ローラによって加熱、加圧さ
れ、これにより、トナーが記録媒体上に定着される。

【００２３】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変
更が可能である。例えば、上記実施形態においては、定
着ローラ１３と加圧ローラ１４をほぼ水平方向に配置
し、記録媒体の搬送方向Ｙを下から上に向かう略垂直方
向とした例を示しているが、定着ローラ１３と加圧ロー
ラ１４をほぼ垂直方向に配置し、記録媒体の搬送方向Ｙ
を略水平方向としてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、磁界発生手段の励磁コイルを複数に分割するに
際して、隣接する励磁コイルはそれぞれの軸方向の辺が
周方向に間隙をあけて配設するので、コイルが隣接する
部分での磁束の干渉を回避し、発熱効率を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される画像形成装置の１例を示す
全体構成図である。

【図２】本発明の定着装置の１実施形態を示す断面図で
ある。

【図３】図２でケースを取り外した状態を示す斜視図で
ある。

【図４】図２でＸ方向から見た一部破断面を示す側面図
である。

【図５】図５（Ａ）は磁界発生手段の平面図、図５
（Ｂ）は図５（Ａ）の側面図である。

【図６】本発明に係わる励磁コイルの配置例を示す模式
図である。

【符号の説明】

１３…定着ローラ １４…加圧ローラ １７…磁界発生手段 ２０…励磁コイル ２０ａ、２０ｂ…分割された複数のコイル Ｄ…間隙

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁誘導加熱により記録媒体上にトナーを
   定着する定着装置において、磁性体からなる定着ローラ
   と、該定着ローラに押圧される加圧ローラと、前記定着
   ローラの外周に配設される磁界発生手段とを備え、前記
   磁界発生手段は、定着ローラの軸方向に分割して配設さ
   れた複数の励磁コイルを有し、隣接する励磁コイルはそ
   れぞれの軸方向の辺が周方向に間隙をあけて配設されて
   いることを特徴とする定着装置。